MEMS麦克风与大气压力传感器结合,可检测玻璃破碎的相应频率

智能家居、智慧楼宇、智能照明、智慧城市这些热词中的“智能”、”智慧”究竟描述的是怎样一番景象？不妨先来看看当代应用于智慧楼宇、智能家居的报警系统。

早些年针对玻璃破碎的报警系统，常见解决方案是在窗户玻璃上贴个用于检测震动的传感器。但这么做既影响美观，在楼宇窗户很多时还会造成成本的急剧提升。还有一些解决方案则采用麦克风来检测玻璃破碎的相应频率，这类方案的问题在于较高的误报率，且对麦克风的可靠性、信噪比、动态范围都提出了很高的要求。

不过，英飞凌想到了另一个思路，就是将MEMS麦克风与大气压力传感器结合。其中麦克风用于检测玻璃碎裂的声响，而大气压力传感器能够获取物理冲击信号：即在房间的窗户/门被破坏时，捕捉压力信号模式的变化。这两者做融合，实现更为可靠的效果。

英飞凌电源与传感系统事业部总裁Andreas Urschitz表示：“将现实世界和数字世界连接起来，其中需要克服的障碍就在于，你需要在各处都布局好传感器。英飞凌以半导体的形式，为技术赋予人的五官感知。”所以英飞凌的传感器产品组合中，包括了智能感知（大气压力传感器）、智能耳朵（MEMS麦克风）、智能鼻子（CO2传感器）、智能眼睛（3D ToF传感器、雷达技术）等广泛的分类。

MEMS麦克风

为了实现智能音箱、智能家居等场景，除了多麦克风阵列技术以外，针对MEMS麦克风信噪比的提升也非常重要。在英飞凌MEMS麦克风产品的技术演进中，从2010年较低成本但声学性能较差的单backplate，发展到2014年显著提升了声学性能——信噪比提升至70dB但防尘性能较差的双backplate，及今年最高75dB，而且还达到IP57防水防尘级别的密封双薄膜（sealed dual membrane）设计。

这种密封结构设计，一方面实现了防水防尘，另一方面则提升了信噪比，也就提升了声音信号的获取能力。前文中提到应用于报警系统的麦克风传感器（IM69D130），信噪比就达到了69dB，另外有130dB的SPL（声压级）——即最高可以听到130dB的信号。如此一来，麦克风无论离玻璃爆破音源很近还是很远，都能够将玻璃碎裂的声音记录下来。

压力传感器

英飞凌报警系统中所用的电容式大气压力传感器DPS310能够侦测到5cm的高度差（±0.004hPa），所以运动期间，如跑楼梯这样的动作，传感器也能判断每一级楼梯的落差——这也是它能够通过微小气压差别，去侦测玻璃爆破的原因。

其特性还包括了足够小的尺寸，DPS310这颗压力传感器的三围2x2.5x1.0mm；低功耗，压力测量时峰值电流345μA，待机电流0.5/1.0μA；外加防尘放水、温度稳定性高等特点。

这种压力传感器的应用范围也因此可以很广，包括用于智能家居、气象站、可穿戴设备的运动追踪，甚至还有室内室外的导航、气流测量、预测性维护。

CO2传感器

这是一种典型应用于空气质量监测的传感器，英飞凌的CO2传感器是基于光声效应的光声谱技术。红外光经过特定光栅，输出特定波长λ=4.2μm的光波，可被CO2气体分子吸收。在密闭腔内光被吸收引起热效应和压力改变。后端再藉由麦克风检测压力变化值，实现CO2浓度及浓度变化的检测。

英飞凌XENSIV PAS CO2传感器模块，上方封装起来的就是感应腔。里面主要包括两部分，分别是发出红外光的部分，包括了过滤4.2μm波长的光学filter以及一个MEMS heater；探测器部分就是前文提到的MEMS麦克风。

ToF传感器与雷达

ToF和雷达，是英飞凌“智能视觉”或者说“智能眼睛”的表达方式。英飞凌通过与pmd合作的方式，共同推出REAL3 ToF传感器解决方案，用于相对近距离的场景3D感知、成像。这种技术在手机、扫地机器人、智能家居、智能安防、现实增强设备等领域都有应用。

而雷达则是英飞凌将车载领域相对成熟的硬件和方案，应用到消费类、工业类应用中的产品。其特色能力在于感应微动作（micro movement），比如室内有人时，这种60GHz雷达能够感知呼吸、心跳这些亚毫米级别的动作，正成为传感领域冉冉升起的明星产品！

凭借这些丰富的传感器产品，英飞凌正在聚焦各种智能应用场景，包括智能家居、智能照明、智能楼宇等等。一起携手创新，2020英飞凌电源与传感系统云端大会正在来袭，体会极致功率与传感技术的魅力、体验英飞凌合作伙伴生态系统的优势，尽在其中——
责任编辑：tzh